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L'invention concerne un dispositif de pré-traitement de
déchets plastiques avant recyclage. Le dispositif selon l'invention
est particulièrement adapté à séparer des déchets plastiques d'autres
substances ou matières auxquelles ils peuvent être mélangés, et à
délivrer ces déchets lavés et séchés.
Beaucoup de déchets plastiques d'origine industrielle,
agricole ou domestique se présentent souvent mélangés à d'autres
matériaux solides, salis par contact avec des substances diverses ou
bien encore recouverts de dépôts, d'enduits à récupérer ou à éliminer
au moins partiellement.
C'est le cas pour nombre d'objets ou de films plastiques
ayant servi pour le conditionnement, l'emballage ou la protection de
produits . films, récipients en polyéthylène ou en P.V.C. C'est Le
cas aussi par exemple des pellicules photo ou les plaques de
radiographie dont on souhaite récupérer les dépôts sensibles. C'est
encore Le cas par exemple des films recouverts ou enduits d'autres
substances qu'il s'agit d'éliminer au moins en partie avant Leur
traitement etc.
Le réemploi éventuel de ces déchets ou leur recyclage passe
d'abord par un pré-traitement comportant un broyage ou sectionnement
et une séparation totale ou partielle des produits ou substances
étrangères par lavage et séchage de manière à obtenir des déchets
recyclables.
Des dispositifs capables de traiter des déchets plastiques
sont décrits dans Les demandes de brevet européens publiées No. 94 282
ou 310 947 ainsi que dans les demandes de brevet francais publiées
No. 2 573 340 ou 2 599 279.
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Souvent, le traitement des déchets plastiques est réalisé
par des installations très importantes incluant beaucoup de
sous-ensembles fonctionnels qui doivent être installés à poste fixe ce
qui implique souvent une centralisation des déchets à traiter, et qui
néccessitent un personnel spécialisé. Le prix de revient et les coüts
d'utilisation de telles installations sont généralement très
importants. Ce type d'installations, de par son importance et son coût
d'exploitation, ne convient pas pour de nombreuses applications.
Le problème à résoudre très souvent pour Le traitement des
déchets plastiques, est d'obtenir un dispositif fiable capable d'un
débit de traitement important et qui
- soit économiquement rentable,
- fonctionne avec une quantité de Liquide de lavage à taux de
renouvellement faible de manière à éviter des problèmes de pollution
ou faciliter la récupération éventuelle de certaines substances
séparées par Le lavage,
- soit suffisamment compact pour pouvoir ëtre transporté facilement
sur des lieux d'accumulation de déchets, et
- dispose d'organes de conduite suffisamment élaborés pour fonctionner
sans difficulté et ëtre servi de préférence par un personnel non
spécialisé.
Le dispositif selon l'invention permet de réaliser le
traitement de déchets plastiques dans des conditions de coüt, de
mobilité, de facilité de mise en oeuvre indispensables pour de
nombreuses applications. Il est caractérisé en ce qu'il comporte
- une cuve remplie de liquide dans laquelle sont intoduits les déchets
plastiques à traiter,
- des moyens de pompage incluant une pompe de lavage,
- un système séparateur communiquant avec La pompe de lavage, pour
séparer du liquide les déchets lavés, incluant un tambour
d'égouttage et,
- des moyens d'assèchement par compression comprenant une vis
presseuse entraînée en rotation disposée le long d'un canal
CA 02036884 1998-03-10
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d'accumulation de section sensiblement constante, et moins une
pièce de freinage des déchets qui est engagée dans le canal
d'accumulation par une ouverture radiale ménagée dans la paroi
de celui-ci, ladite pièce de freinage étant associée à un moyen
élastique réglable pour exercer sur elle une force régulée pour
faire varier la section de passage des déchets dans le canal
d'accumulation et ajuster ainsi la force de compression exercée
sur les déchets.
Le dispositif peut comporter avantageusement en outre
des moyens diviseurs pour désagréger les déchets issus des
moyens d'assèchement.
Les moyens pour désagréger les déchets issus des
moyens d'assèchement comportent par exemple au moins un couteau
solidaire en rotation de la vis presseuse.
Celle-ci peut être à pas variable, le pas étant plus
grand du côté de l'entrée de la vis que vers la ou les pièces
mobiles de freinage.
Suivant un mode de réalisation, le dispositif peut
comporter aussi des moyens pneumatiques de séchage recueillant
les déchets issus des moyens diviseurs.
Suivant un mode de réalisation, le dispositif selon
l'invention peut comporter un réservoir contenant du liquide,
et des moyens d'introduction des déchets dans la cuve
comprenant une trémie de chargement et un conduit communiquant
avec la base de la cuve, une voie de communication entre le
réservoir et la trémie permettant l'entraînement par le liquide
des déchets plastiques.
Des récepteurs peuvent être employés pour canaliser
le liquide sortant du système séparateur.
Suivant un mode de réalisation, le canal d'accumula-
tion peut être pourvu d'éléments saillants disposés parallèle-
ment à son axe pour empêcher la rotation des déchets accumulés;
Quand le morcelage des dêchets plastiques est
insuffisant, le dispositif peut comporter un ensemble de
prébroyage des déchets plastiques et des moyens pour relier
ledit ensemble avec la cuve remplie de liquide.
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Le dispositif peut encore comporter un moyen de traitement
du liquide pour séparer du liquide des substances détachées des
déchets plastiques par lavage et des moyens de pompage pour recycler
le liquide issu du moyen de traitement.
Le dispositif selon l'invention comporte avantageusement un
ensemble de commande programmé pour conduire et contrôler le processus
de traitement, cet ensemble de commande comportant un processeur de
traitement, un bloc d'alimentation électrique pour délivrer aux moyens
de pompage, aux moyens d'égouttage et aux moyens d'assèchement des
courants électriques d'activation, le processeur de traitement étant
connecté à un moyen de détection du niveau liquide, à un capteur de
température associé aux moyens d'assèchement et à des capteurs d'état
pour la détection de paramètres de fonctionnement des différents
éléments constitutifs du dispositif.
Le dispositif pouvant se présenter sous la forme d'un
ensemble monobloc et relativement compact, peut être transporté
facilement sur un lieu d'exploitation. L'utilisation des moyens
d'assèchement à vis presseuse et de moyens diviseurs permet au
dispositif de délivrer des déchets presque secs et donc d'économiser
beaucoup d'énergie dans la phase de séchage. L'ensemble de commande
étant apte à piloter les différentes séquences de fonctionnement, de
contrôle en Liaison avec des capteurs d'état ou de mesure, Le
fonctionnement du dispositif selon l'invention est Largement
-automatisé.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon
l'invention apparaitront mieux à La lecture de la description ci-après
d'un mode de réalisation décrit à titre d'exemple non limitatif, en se
référant aux dessins annexés où
- la Fig.1 montre une vue d'ensemble schématique du dispositif;
- la fig.2 montre schématiquement les circulations des déchets et du
liquide dans Les différents éléments du dispositif;
- La Fig.3 montre Les moyens d'assèchement avec vis presseuse et
pièces mobiles de freinage;
- la Fig.4 montre Les moyens ressorts associés aux pièces mobiles;
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- la Fig.S montre le canal d'accumulation des moyens d'assèchement
avec les éléments saillants anti-rotation; et
- la Fig.6 est un schéma fonctionnel de L'ensemble de commande
assurant la coordination du fonctionnement.
Le dispositif se présente (Fig.1 et 2> sous la forme d'une
structure monobloc délimitée par une cage rigide 1. Des boucles
d'accrochage 2 solidaires de la cage, permettent de déplacer
facilement le dispositif ou de le transporter vers un lieu
d'accumulation de déchets plastiques à traiter.
Les déchets D à traiter sont introduits dans une trémie 3.
Un courant d'eau issu d'un réservoir 4 (Fig.2) Les entraine vers le
fond d'une cuve 5 contenant de l'eau. Dans la partie basse 6 de la
cuve 5, une plaque 7 délimite un espace 8 où tombent Les particules
Lourdes qui peuvent se trouver mêlées aux déchets plastiques.
L'évacuation de ces particules peut être faite durant les
interruptions des cycles de traitement par une ouverture Latérale 9.
Une pompe 10 est immergée dans la cuve avec son ouverture d'aspiration
dirigée vers le bas. L'agitation provoquée dans la partie basse 6 par
l'aspiration de la pompe 10 a pour effet de séparer les déchets
plastiques des souillures ou substances diverses qui y sont mëlées.
Les déchets aspirés par la pompe 10 sont refoulés par une tuyauterie
11 vers une première extrémité 12a d'un tambour d'égouttage 12 percé
d'orifices sur toute sa surface périphérique. Le tambour 12 est
entraïné en rotation par un moteur M1 (Fig.6). Une nervure hélicoîdale
N peut ëtre fixée à la paroi intérieure du tambour 12 pour faciliter
l'entraïnement des déchets plastiques égouttés vers son extrémité
opposée 12B. Les déchets égouttés évacués du tambour 12 à l'extrémité
12b, sont amenés par un conduit incliné 13 vers des moyens
d'assèchement 14 représentés à la Fig.3.
Les moyens d'assèchement 14 comportent une vis presseuse 15
solidaire à une première extrémité de l'axe de sortie d'un
moto-réducteur 16 Lequel est entrainé en rotation par un moteur
électrique 17 (fig.1>. Cette vis 15 tourne dans un carter collecteur
18 raccordé au conduit d'amenée 13. On utilise par exemple une vis
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presseuse à pas variable plus grand du côté de la première extrémité,
là où débouche le conduit 13 amenant les déchets égouttés. Vers son
extrémité opposée où le pas est plus faible, la vis est engagée dans
un canal d'accumulation 19 prolongeant le carter 18 et dont la section
est voisine de celle de la vis presseuse 15. La paroi périphérique du
canal d'accumulation est pourvue de perforations permettant
l'évacuation du liquide chassé par la vis 15. Des barrettes 20 (Fig.
3, 5) sont fixées aux parois du carter 18 et du canal d'accumulation
19 parallèlement à l'axe de rotation de la vis 15, de manière à
empêcher les déchets plastiques de tourner avec la vis et ainsi
d'améliorer l'effet de compression provoqué par sa rotation.
Les moyens d'assèchement comportent en outre au moins une
piéce de freinage 21 faïsant partiellement obstacle à la progression
des déchets dans le canal d'accumulation. Chaque pièce de freinage
peut ëtre mobile. On utilise par exemple deux pièces de freinage
constituées de deux cames pouvant pénétrer dans le canal
d'accumulation par des ouvertures radiales 22 ménagées dans sa paroi
latérale. Les deux cames 21 sont montées pivotantes. Elles sont
solidaires en rotation de deux axes 23. A chacun d'eux est fixé un
bras 24 auquel est attaché l'extrémité d'un ressort 25 disposé de
manière à exercer sur chacune des cames 21 une force tendant à la
faire basculer vers L'intérieur du canal d'accumulation 19 et ainsi
gêner la progression des déchets plastiques. Des moyens de tarage 26
sont associés à chacun des ressorts 25 pour régler l'intensité du
couple de freinage exercé sur les cames. Au tout début du cycle de
traitement, quand le canal d'accumulation 19 est vide, les cames y
sont engagées au maximum ce qui facilite la formation initiale dans
celui-ci d'un bouchon de déchets et augmente la force de compression
exercée par la vis. L'utilisation de ressorts tarés 25, 26 permet
d'obtenir une régulation automatique de la force de freinage appliquée
par les cames. On obtient ainsi une qualité d'assèchement constante et
on évite les risques de panne dus à une obstruction complète du canal
19.
Le dispositif comporte aussi des moyens diviseurs pour
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désagréger les déchets comprimés sortant du canal 19. Ces moyens
diviseurs comportent par exemple un croisillon 27 fixé en bout de
l'axe de la vis presseuse 15. Le croisillon 27 porte plusieurs
couteaux 28 inclinés par rapport à la direction d'avancement des
déchets comprimés. En tournant, les couteaux 28 divisent le bouchon
issu du canal d'accumulation 19.
Le dispositif comporte également des moyens pneumatiques
pour parfaire l'assèchement des déchets. Ces moyens comportent un
ventilateur 29 entrainé en rotation par un moteur électrique 30. le
ventilateur aspire de l'air chauffé par des moyens de chauffage tels
qu'une batterie 31 de résistances électriques. La sortie du
ventilateur 29 est reliée à une gaine 32 dans Laquelle débouche la
sortie du canal d'accumulation 19. Les déchets désagrégés sont
soufflés par la gaïne 32 vers une première extrémité d'un tambour de
séchage 33 entrainé en rotation par un moteur M2 (Fig.6). Les déchets
parfaitement séchés sont récoltés à la sortie du tambour 33 à son
extrémité opposée. Une trémie 34 (Fig.2> peut être installée entre la
sortie du tambour 33 et un bac de collecte 35.
A L'autre extrémité du circuit, la trémie d'entrée 3 peut
être alimentée au moyen par exemple d'un tapis roulant (non
représenté). Quand Les déchets plastiques à traiter ont des dimensions
trop grandes, on les fait passer dans un pré-broyeur 50 (cf. fig. 6)
d'un type connu placé en amont du dispositif.
Sur le schéma des circulations de la Fig.2, on voit que la
partie basse de la cuve 5 est reliée par une tuyauterie 36 (cf. Fig 1)
et par l'intermédiaire d'une vanne V1, à un bac 37 de filtrage et
décantation des effluents, séparés des déchets plastiques par
l'agitation de la pompe 10. Le bac 37 comporte un filtre 38. On voit
aussi que le bac 37 communique d'une part avec le réservoir 4 par une
canalisation C1 munie d'une vanne de commande V2, et d'autre part avec
une pompe de relevage 39 par une canalisation C2. Une canalisation 40
munie d'une vanne V3 (cf. aussi Fig.1), contrôle la communication
entre La pompe 39 et La trémie de chargement 3.
~~~~~4
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Le bac de filtrage et de décantation 37 peut être remplacé
par tout autre dispositif de traitement de liquide le mieux adapté
pour séparer du Liquide certaines substances spécifiques à récupérer.
Suivant une variante représentée en pointillé sur le
schéma, la canalisation 40 fait communiquer la pompe de relevage 39
directement avec le réservoi r 4. Le liquide du réservoi r 4 servant à
l'entrainement des déchets déversés dans la trémie d'entrée 3,
parvient à celle-ci par un canal 41. Des réceptacles 42, 43 sont
disposés respectivement sous le tambour d'égouttage 12 et le carter de
la vis presseuse 15. Le Liquide recueilli est dirigé vers le réservoir
4.
Le liquide néccessaire pour remplir les circuits du
dispositif ou pour compléter leur remplissage, est admis par
l'intermédiaire d'une vanne V4 connectée à une source extérieure non
représentée.
Une grille G fait communiquer la cuve 5 avec la rampe
descendant de la trémie de chargement 3. Le volume de liquide contenu
dans la cuve 5 sert de volume tampon pour éviter que la pompe de
lavage 10 ne vienne à se désamorcer en raison d'un débit d'eau
insuffisant lui parvenant par la rampe.
Le dispositif comporte aussi des moyens de régulation du
volume de liquide en circulation, qui agit d'après les données
fournies par un indicateur de niveau 44 (Fig. 6>. Celui-ci est disposé
-de préférence dans la cuve tampon 5 plutôt que dans le réservoir 4 de
plus grand volume, car les variations de niveau y sont plus rapides et
peuvent être plus facilement être prises en compte. L'indicateur de
niveau 44 peut cependant être disposé à tout autre emplacement des
circuits de liquide.
La quantité totale de liquide employée est relativement
faible ce qui est favorable notamment dans tous les cas où l'on veut
récupérer certaines substances qui y sont mëlées et qui ont été
détachées des déchets plastiques par le lavage.
L'ensemble de commande représenté schématiquement à la
Fig.6 comporte un automate programmable 45 constitué d'un processeur
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_ g _
de traitement 46 associé à des moyens d'affichage 48 et à un pupitre
de commande 49 à touches, et d'un bloc d'alimentation électrique 47.
Le processeur de traitement 46 reçoit Les signaux de mesure CH de la
jauge 44 dans le cuve-tampon 5 et les signaux de mesure CT produits
par une sonde de température dans les moyens de chauffage 31.
IL est relié aussi à des détecteurs d'état disposés en
différents emplacements du dispositif pour détecter des anomalies de
fonctionnement.
Ces détecteurs qui ne sont pas représentés sur les schémas,
sont constitués par exemple
- de capsules ipsothermiques sur les différents moteurs pour la
détection de surchauffes,
- de relais termiques de protection des différents moteurs en cas de
surintensité,
- d'un détecteur de colmatage en cas d'accumulation anormale de
déchets plastiques dans la trémie 3, et
- d'un ou plusieurs détecteurs signalant l'ouverture de volets ou
d'équipements de protection des opérateurs normalement fermés durant
le fonctionnement du dispositif.
Le processeur 46 élabore des signaux de commande en
respectant une programmation pré-établie et en tenant compte des
divers signaux d'état qui lui sont transmis et commande en conséquence
le bloc d'alimentation 47. IL transmet aux moyens d'affichage 48 des
-messages traduisant des anomalies de fonctionnement. L'opérateur peut
alors reprendre la main et agir sur le sous-ensemble concerné par
L'anomalie au moyen du pupitre de commande 49, de facon à rétablir le
fonctionnement normal et redonner ensuite le contrôle du processus à
L'automate 45.
Le bloc d'alimentation est relié aux moteurs électriques
des pompes, des tambours et aux moyens de commande des électro-vannes.
Il engendre
- les signaux CV1, CV2, CV3 et CV4 des électro-vannes V1 à V4.
- Les courants IM1, IM2 et IM3 permettant respectivement
l'entrainement du tambour d'égouttage 12, du tambour de séchage 33
et de la vis presseuse 15,
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Les courants I10, I30 et I39 pour l'entrainement des pompes 10, 39
et du ventilateur 30; et
- le courant d'alimentation du bloc de résistances de chauffage 31.
Le bloc d'alimentation 47 comporte aussi des sorties pour
S des alimentations auxiliaires où peuvent être connectés des
équipements placés en amont ou en aval du dispositif dans le processus
de traitement des déchets plastiques. A L'amont, on peut uti liser un
moyen de broyage 50 (Fig.6> pour réduire si besoin est, la taille des
déchets à pré-traiter. On peut compléter le dispositif en aval par un
moyen de traitement 51 des effluents séparés des déchets par le cycle
lavage ou séparation effectué par le dispositif.
Le cycle de fonctionnement commandé par l'automate comporte
les étapes successives suivantes
1 - Mise en route comprenant nécessairement dans l'ordre
1.1 - une phase d'initialisation avec un contrôle et une mise à niveau
éventuelle du liquide dans les circuits ainsi qu'une mise en route des
moyens de chauffage 31 jusqu'à obtenir une température de
fonctionnement déterminée et, une fois cette phase achevée,
1.2 - une mise en production qui comporte L'activation en séquence,
a) du ventilateur 29,
b) du tambour de séchage 33,
c) des moyens d'assèchement 14,
d) du tambour d'égouttage 12,
-e) de la pompe de circulation 10,
f) d'un moyen de chargement des déchets à traiter dans la trémie 3
(tel qu'un tapis roulant éventuel),
g) d'un moyen de pré-broyage 50 éventuel placé en amont, et
h) d'un moyen éventuel de traitement des effluents séparés des déchets
plastiques par le lavage.
2 - En cours de cycle, l'automate
2.1 - contrôle une boucle de régulation du chauffage par les moyens de
chauffage 31 en fonction des signaux CT produits par la sonde de
température;
2.2 - contrôle une boucle de régulation de la quantité de Liquide dans
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Les circuits à partir des signaux fournis par la sonde 44 dans le
réservoir 5 et par action sur La vanne V4;
2.3 - surveille les puissances électriques consommées par les moteurs
et les résistances de chauffage des moyens 31; et
2.4 - contrôle le bon fonctionnement des équipements, d'après les
signaux qui lui sont délivrés par les détecteurs d'état mentionnés
précédemment. En particulier il surveille Les dépassements de
valeurs-seuils et la durée des dépassements éventuels.
Les contrôles sont faits en continu. Suivant l'anomalie
constatée, le dispositif est arrêté et un message d'erreur est affiché
sur l'écran d'affichage 48.
3 - Etape d'arrët
3.1 - Dans le cas d'un arrët de production, les différents éléments
sont arrêtés dans l'ordre inverse de leur mise en route (cf. phase
1.2)
3.2 - Dans le cas d'un arrêt complet, qui ne peut intervenir qu'après
La phase d'arrêt de production, les moyens de chauffage et de
régulation du niveau de Liquide sont stoppés.
3.3 - Dans le cas d'un arrêt d'urgence, tous les éléments du
dispositif sont arrêtés immédiatement.
4 - Fonctionnement en mode test
Suivant ce mode, l'opérateur peut commander séparément
chaque élément du dispositif par l'intermédiaire du pupitre de
-commande 49, l'automate 45 conservant la gestion des sécurités de
fonctionnement.
Le mode de réalisation qui a été décrit comporte un tambour
d'égouttage pour ôter la plus grande partie de l'eau de lavage. On ne
sortirait toutefois pas du cadre de l'invention en supprimant ce
tambour d'égouttage et en remplaçant la vis presseuse décrite par une
modèle allongé qui peut remplir à la fois Les fonctions d'égouttage et
d'assèchement.
On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention si on
utilisait une vis presseuse à pas constant à la place de la vis à pas
variable du mode de réalisation décrit.
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On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en
remplaçant l'eau circulant dans le dispositif par un liquide de lavage
quelconque ou en ajoutant à l'eau des additifs particuliers, des
détergents ou des anti-moussants par exemple.
De la même façon, on ne sortirait pas du cadre de
l'invention en remplaçant les moyens d'assèchement à air chaud par des
moyens délivrant de l'air sec.
